Alchine – proprietăţi chimice

Proprietățile chimice ale alchinelor sunt determinate în principal de prezența legăturii triple.

Prezența legăturilor pi face ca reacțiile de adiție să fie reacțiile caracteristice ale alchinelor, la fel ca și în cazul alchinelor.

Principalele reacții la care participă alchinele sunt reacțiile de adiție, de substituție, de oxidare și reacții de dimerizare și trimerizare.

Reacția de adiție la legătura triplă are loc în prima etapă cu ruperea unei legături pi și transformarea legăturii triple în legătură dublă.

În unele situații, compusul organic cu dubla legătură poate continua reacția de adiție, conducând la obținerea unui alcan.

De exemplu, adiția hidrogenului la cetilenă sau hidrogenarea cetilenei poate fi efectuată fie parțial până la stadiul de etenă, fie total până la obținerea etanului.

Totul depinde de catalizatorul metalic pe care îl folosi.

Pentru hidrogenarea totală folosim nichel, platină sau paladiu și molecule de hidrogen în exces.

Produsul final este alcanul corespunzător, adică etan.

Ca să obținem etena de la cetilenă prin hidrogenarea parțială, folosim drept catalizator, paladiu otrăvit cu săruri de plumb.

Aceasta este notația pentru acest catalizator.

Produsul de reacție este o alchienă, în cazul nostru etena. Așadar, am văzut că în cazul hidrogenării totale se rup ambele legături pi din legătura triplă, iar produsul final este un alcan,

iar în cazul hidrogenării parțiale se rupe o singură legătură pi, iar produsul final este o alchienă.

Alchinele adiționează clorul și bromul

În două etape

Dacă la acetilenă adăugăm brom în raport molar 1 la 1, adică la o moleculă de acetilenă avem o moleculă de brom, putem obține dibromoetena.

În prezența unei noi cantități de brom, dibromoetena trece în tetrabromoetan.

Adiția apei la alchine are loc în prezență de acisul furic și sulfat de mercur.

În prima etapă a reacției, obținem un compus instabil, un enol, care are grupa hidroxid legată de un atom de carbon din legătura dublă.

Compusul are loc o stabilizare intramoleculară, printr-o reacție de izomerizare, după care enolul trece într-un compus carbonilic.

Am mai întâlnit compuși carbonilici la oxidarea energică alchienelor.

Sunt compușii care conțin în legătura lor grupa carbon legătură dublu oxigen, adică grupa carbonil.

Această reacție este adiția apei la acetilenă.

Acest compus intermediar instabil este alcoolul vinilic.

Vedem că pentru a reprezenta un compus instabil, îl scriem între paranteze drepte.

Produsul final este etanalul sau aldehida acetică.

Enolul diferă de izomerul său, compusul carbonilic, prin poziția dublei legături și a unui atom de hidrogen.

Știm că la o legătură chimică ne putem gândi ca fiind o pereche de electroni, iar la un atom de hidrogen ca fiind un proton, adică un ion hidrogen plus.

Izomerii care se deosebesc între ei prin poziția unui proton și a unei perechi de electroni se numesc tautomeri.

Deci alcoolul vinilic și aldehida acetică sunt tautomeri.

Tautomerizarea, adică reacția de transformare a tautomerilor unul în altul, este o reacție reversibilă.

Când legătura triplă se află la marginea catenei, adiția apei are loc conform regulii lui Marcovnico, despre care am discutat la proprietățile chimice ale alchienelor, iar produsul final este o cetonă.

De exemplu, prin adiția apei la propină, obținem propanona, care se mai numește și acetonă.

Pentru adiția hidracizilor la alchine, e nevoie de prezența catalizatorilor, precum clorura de mercur.

La alchinele cu tripla legătură la marginea catenei, adiția hidracizilor decurge tot conform regulii lui Marcovnico.

În cazul propinei, la adiția acidului clorhidric, obținem 2-cloropropena.

Adiția acidului clorhidric la cetilenă are loc în două etape, iar ca reacția să aibă loc, pe lângă clorura de mercur, mai e nevoie și de temperaturi între 170 și 200 de grade Celsius.

În prima etapă se formează cloroetena sau clorura de vinil.

După cum știm de lecția trecută, clorura de vinil este un monomer foarte important în industria maselor plastice.

Dacă avem acid clorhidric în exces, adiția poate continua și vom obține dichloroetanul.

Denumirea uzuală este clorură de etiliden.

Acesta este un compuz dihalogenat geminal. Termenul geminal ne spune că ambii atomi de halogen se găsesc la același atom de carbon.

La fel ca alchinele, și alchinele dau reacții de polimerizare, dar nu în aceeași măsură ca alchinele și în condiții de reacții diferite.

Acetilena poate adiționa o altă moleculă de acetilena în prezența unui catalizator format din clorură de amoniu și din clorură de cupul 1.

Acest atom de hidrogen se va lega de acest atom de carbon, iar acest atom de carbon se va lega de acesta.

Aceasta este reacția de dimerizare, reacție prin care se formează un dimer.

În cazul nostru, dimerul este vinil acetilena.

Reacția de trimerizare a acetilenei are loc la trecerea acesteia prin niște tuburi ceramice încălzite la temperaturi între 600 și 800 de grade Celsius.

Se obține un amestec complex de hidrocarburi care se numește gudron.

Însă, produsul principal de reacție este benzenul, o hidrocarbură aromatică despre care vom discuta curând.

Deci, din trei molecule de acetilena, obținem o moleculă de benzen.

Pe lângă reacțiile specifice legăturilor pii din legătura triplă, alchinele participă și la reacții de substituție atomilor de hidrogen.

Aceste reacții sunt specifice alchinelor marginale.

Metalele alcaline, care sunt metale puternic-electropozitive, substituie hidrogenul acid din alchinele care au legătura triplă la marginea catenii.

Pentru ca aceste reacții să aibă loc, avem nevoie de temperaturi ridicate.

De exemplu, prin îngălzirea acetilenei cu sodiu metalic, la 150 de grade Celsius, obținem acetilură monosodică.

Iar dacă ridicăm temperatura la 220 de grade Celsius, obținem acetilură disodică.

Adică s-a substituit și cel de-al doilea atom de hidrogen.

Acetilurile metalelor alcaline și ale metalelor alcalinopământoase sunt compușionici, stabili chiar și la cald, dar care reacționează ușor cu apa.

Acetilurile metalelor tranziționale se obțin prin reacția acetilenei cu o combinație complexă a metalului.

Spre exemplu, prin reacția dintre acetilenă și hidroxidul de diaminocupru, obținem acetilura de dicupru sub formă de precipitat roșu.

Acetilurile metalelor tranziționale sunt substanțe colorate, preponderent covalente, instabile la cald, dar stabile în soluție apoasă.

Când sunt uscate, dacă le lovim sau le încălzim, aceste substanțe explodează ușor.

Acestea sunt doar câteva dintre cele mai importante reacții ale alchinelor.

Lesea viitoare vom vorbi și despre alcadiene, o clasă de compuși organici care conțin câte două legături duble în moleculă.